供水管網(wǎng)中灰口鑄鐵管的管垢特性與管段力學(xué)性狀初探.pdf

1、灰口鑄鐵管曾作為城市給水系統(tǒng)中的主要管材被大量使用于我國(guó)的城鎮(zhèn)給水管網(wǎng)中，雖然截至2012年，灰口鑄鐵管已經(jīng)被禁止使用于給水系統(tǒng)中，但是據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)我國(guó)現(xiàn)仍有51％灰口鑄鐵管在給水管網(wǎng)中服役。由于灰口鑄鐵管本身的材質(zhì)原因，在使用一段時(shí)間后，灰口鑄鐵管內(nèi)壁會(huì)發(fā)生腐蝕，形成腐蝕坑;同時(shí)腐蝕產(chǎn)物沉淀、粘結(jié)于管道內(nèi)壁形成管垢。管道的腐蝕會(huì)使管壁變薄降低管道強(qiáng)度、腐蝕產(chǎn)物的溶解污染了管內(nèi)飲用水、管壁結(jié)垢導(dǎo)致管道內(nèi)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e減小減弱了管道的輸水能

2、力?；铱阼T鐵管腐蝕結(jié)垢所帶來(lái)的水質(zhì)污染問(wèn)題、管網(wǎng)安全問(wèn)題及供水保障問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了每一個(gè)用水者的切身利益。
　　針對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)供水系統(tǒng)中由灰口鑄鐵管所引起的各類(lèi)問(wèn)題較為頻繁這一實(shí)際情況出發(fā)，本文中以杭州市供水管網(wǎng)中的一段管齡為15年的灰口鑄鐵管管段作為研究對(duì)象，采用化學(xué)分析的方法對(duì)灰口鑄鐵管內(nèi)壁腐蝕結(jié)垢瘤進(jìn)行淺析;借助三維掃描建模技術(shù)，將灰口鑄鐵管內(nèi)壁形態(tài)進(jìn)行了數(shù)字化還原;通過(guò)對(duì)模型中腐蝕坑洞的測(cè)量統(tǒng)計(jì)，得到了管道內(nèi)壁腐蝕瘤（

3、坑）的分布情況與形態(tài)大小;最后采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬的方法在不考慮土體荷載與約束的情況下對(duì)灰口鑄鐵管管內(nèi)流態(tài)情況、管道內(nèi)受力等情況進(jìn)行了模擬研究;結(jié)合腐蝕管道剩余強(qiáng)度理論，采用數(shù)值計(jì)算的方法得出腐蝕后灰口鑄鐵管的剩余強(qiáng)度值;以灰口鑄鐵管的剩余強(qiáng)度值和模擬研究的結(jié)果作為基礎(chǔ)，判斷了管段是否安全。
　　研究結(jié)果表明:灰口鑄鐵管內(nèi)壁的腐蝕結(jié)垢起始于金屬的電化學(xué)腐蝕，管垢的主要成分是:鐵、氧、鋁、硅、硫、碳。其中鐵和氧的成分比例占到了管垢的9